Реферат на тему топливо для дизельных двигателей

Обновлено: 05.07.2024

Дизельные топлива В 1891 году у немецкого изобретателя Рудольфа Дизеля появилась идея применить в двигателе внутреннего сгорания сжатый воздух. Такой двигатель стал более экономичным, мог работать на дешёвом топливе, кроме того, удалось значительно повысить его КПД.

Специфика рабочего процесса дизельного двигателя

Специфической особенностью дизеля является то, что смесеобразование в нём происходит непосредственно в камере сгорания, а образовавшаяся рабочая смесь самовоспламеняется за счёт энергии адиабатически сжатого воздуха. Условия испарения, смесеобразования и сгорания в дизеле существенно отличаются от условий протекания этих процессов в бензиновом двигателе.

Впрыск топлива производится в среду нагретого до 500…700 о С и сильно сжатого воздуха. Степень сжатия дизельных двигателя достигает 18 и более единиц. Для получения хорошего распыла и смесеобразования необходимо добиться среднего диаметра капель топлива 0,1–0,01 мм. Топливо в цилиндры подаётся под давлением 150–180 МПа. Для этого используется специальная аппаратура, включающая насосы и форсунки, где имеется ряд деталей прецизионного изготовления. Вследствие этого топливная система дизеля гораздо сложнее, чем у бензинового двигателя.

Кроме того, топливо выполняет ещё и роль смазочного материала деталей высокоточного изготовления в топливной аппаратуре. Процесс смесеобразования включает: распыливание подаваемой в цилиндр порции топлива; распределение капелек топлива в камере сгорания; нагрев топлива до температуры испарения; испарение и диффузию паров топлива; нагрев паров до температуры самовоспламенения.

На рис . 1 показана индикаторная диаграмма рабочего процесса двигателя с воспламенением от сжатия, развёрнутая по углу поворота коленчатого вала. Рис. 1. Развёрнутая индикаторная диаграмма рабочего процесса дизельного двигателя

Пунктиром показано изменение давления в камере сгорания неработающего двигателя. В непрерывном рабочем процессе можно условно выделить три стадии:

Процессы, протекающие в камере сгорания от момента начала впрыска (точка 1) до образования очага пламени, т. е. период задержки воспламенения (ПЗВ) . С момента образования очага пламени начинается резкое повышение давления, и этот момент характеризуется на индикаторной диаграмме точкой отрыва линии давления работающего двигателя (точка 2) от линии сжатия. Во время ПЗВ происходит распыливание, смешение и испарение топлива, а также его предпламенные превращения, заканчивающиеся в некоторых частях смеси образованием первичных очагов горения. К началу воспламенения достаточно глубокие химические процессы окисления успевают произойти в незначительной части топливного заряда.

2. Распространение турбулентного горения топливовоздушной смеси. Вторая стадия начинается с момента самовоспламенения (точка 2) и длится до точки 3. После образования первоначальных очагов воспламенения и начавшегося турбулентного горения возможно образование и новых очагов, от которых также распространяется фронт пламени по горючей смеси. Если предпламенная подготовка смеси в первой стадии развивается недостаточно быстро, то к моменту начала воспламенения в камере сгорания накапливается излишне большое количество гетерогенной топливовоздушной смеси и практически одновременно возникает большое количество начальных очагов воспламенения. В этих случаях зона реакции может распространяться за счёт самоумножения очагов воспламенения – последовательного самовоспламене-ния предварительно подготовленной горючей смеси. Такое горение обычно приводит к высокой скорости нарастания давления в камере сгорания и жёсткой работе двигателя.

3. Догорание рабочей смеси в цилиндрах двигателя . Оно происходит в условиях высоких температур и уменьшенной концентрации кислорода при движении поршня к нижней мёртвой точке. В фазе догорания существенное влияние на скорость горения оказывает повышенная концентрация продуктов сгорания. От количества смеси, догорающей в третьей стадии, и условий догорания зависят полнота сгорания топлива и дымление двигателя.

Период задержки воспламенения при прочих равных технических условиях зависит от строения и химической активности углеводородов, входящих в состав дизельного топлива.

Наибольшим ПЗВ обладают ароматические углеводороды, далее идут изоалканы , нафтены и непредельные углеводороды. Наименьшим ПЗВ обладают алканы нормального строения. ПЗВ уменьшается для углеводородов одинакового строения по мере увеличения их молекулярной массы.

Самовоспламеняемость топлива количественно оценивается цетановым числом (ЦЧ), являющимся показателем самовоспламеняемости .

Факторы, влияющие на ПЗВ: – увеличение температуры воздуха в конце такта сжатия улучшает характеристики воспламенения, снижает ПЗВ; – повышение давления также улучшает условия для самовоспламенения.

Требования к дизельным топливам: – удовлетворительная вязкость в широком диапазоне температур, обеспечивающая бесперебойную подачу топлива в камеру сгорания; – оптимальная воспламеняемость и испаряемость, необходимые для лёгкого пуска и плавной работы двигателя на различных эксплуатационных режимах; – отсутствие отложений в системе питания и в камере сгорания при работе двигателя и хранении техники; – устойчивость к окислению в условиях хранения и транспортирования; – нейтральность к конструкционным материалам двигателя и средств хранения, заправки и транспортирования; – токсичность и экологичность ; – широкая сырьевая база; – технологичность производства; – дешевизна.

Топливом называют горючие вещества, сжигаемые в целях получения тепловой энергии. В судовых двигателях применяют лишь жидкое топливо, на береговых установках и на автомобильном транспорте встречаются газовые двигатели. Твердое топливо в ДВС не применяют.

Основным видом жидкого топлива являются продукты переработки нефти. Жидкое топливо может быть получено также путем переработки угля, сланцев или путем синтеза, но на отечественном флоте такое топливо не используют.

Газообразных топлив много. Хорошо известны естественный газ, попутный газ нефтяных месторождений, газ, образующийся при переработке нефти, колошниковый газ металлургических заводов. Некоторые газы получают искусственно. На автотранспорте применяют смесь пропана и бутана. В специальных газогенераторах можно газифицировать твердое топливо, т. е. превратить в газ. Этим перечислением виды газообразного топлива далеко не исчерпаны.

Как показал опыт эксплуатации автомобилей, выпускные газы от сжигания газообразного топлива менее токсичны. Однако переводить судовые двигатели на газ нерационально: баллоны для хранения топлива громоздки и масса их больше.

Состав топлива

Основными химическими элементами, входящими в состав топлива, являются углерод и водород. Содержание углерода в нефти и нефтепродуктах составляет 83—87%, водорода 11—14% всей массы топлива.

Как правило, топливо содержит серу. Хотя этот элемент и горючий, он является вредной примесью. При сгорании серы образуются сернистый и серный ангидриды, вызывающие коррозию металлов, а при соединении с водой образующие еще более коррозионно-активные сернистую и серную кислоты.

Сера может находиться в топливе в виде различных соединений. Некоторые из них: сероводород, меркаптаны (органические соединения типа RSH, где R — углеводородный радикал, например СНз)—являются активновоздействующими на металлы и вызывают коррозию поверхностей, в частности деталей топливной аппаратуры. Общая доля серы в нефти доходит до 7%, наличие сероводорода в топливе для дизелей cтандартами не допускается.

В том или ином количестве в топливе содержатся кислород и азот. Кислород входит в состав различных соединений: органических кислот, смол и других нежелательных примесей. Азотистые соединения на качество топлива не влияют. Доля их в топливе невелика: кислорода до 1%, азота 0,1-0,2%.

В составе тяжелых топлив может быть ванадий. Если его доля будет более 0,001%, то образующаяся при сгорании топлива пятиокись ванадия приведет к активной коррозии деталей, соприкасающихся с продуктами сгорания при высокой температуре.

Нежелательная составная часть нефтепродуктов — высокомолекулярные соединения с плотностью, превышающей 1 г/см 3 , называемые смолами. Значительная доля смол в топливе вызывает отложение нагара на стенках цилиндра и поршневых кольцах, увеличивает образование осадков в топливе, способствует нарушению работы топливной системы и повышает коррозионную активность топлива. Нормальным можно считать содержание фактических смол до 50—70 мг в 100 мл топлива.

Из остальных веществ, которые может содержать топливо, следует назвать водорастворимые кислоты и щелочи, механические примеси, воду. Кислот и щелочей в топливе быть не должно, так как они вызывают коррозию деталей и стенок емкостей, в которых хранится топливо. Механические примеси загрязняют топливную систему, способствуют изнашиванию деталей топливной аппаратуры. В связи с этим даже в тяжелых топливах механических примесей не должно быть больше 0,2%.

Вода может нарушить нормальную работу двигателя, способствует коррозии и изнашиванию деталей. В тяжелых топливах она образует эмульсию, разрушить которую очень трудно. Поэтому долю воды в тяжелом топливе до 1,5% считают нормальной. В легких топливах вода не должна быть.

Теплота сгорания топлива. Основным показателем, определяющим ценность топлива как источника тепловой энергии, является теплота сгорания, выделяющаяся при полном сгорании 1 кг топлива.

Поскольку в топливе содержится водород, при его сгорании образуется водяной пар. Известно, что при конденсации водяного пара выделяется теплота. Следовательно, после сгорания 1 кг топлива выделится теплота как результат окисления углерода и водорода — низшая теплота сгорания, так и вследствие конденсации водяного пара, образовавшегося при окислении водорода. Оба этих слагаемых в сумме называют высшей теплотой сгорания.

В двигателях внутреннего сгорания отработавший газ выходит из цилиндра при температуре значительно выше 373 К Это значит, что водяной пар конденсироваться внутри цилиндра не будет и теплота, выделяющаяся при его конденсации, использованной быть не может. Поэтому при оценке эффективности работы двигателей внутреннего сгорания учитывают только низшую теплоту сгорания.

Теплота сгорания жидкого нефтетоплива колеблется в нешироких пределах Так, низшая теплота сгорания бензина составляет 44 000—46 000 кДж/кг, дизельного топлива — 41 000—43 000, газотурбинного — порядка 40 000 кДж/кг

Для упрощения планирования и отчетности по расходу топлив с различной теплотой сгорания введено понятие условного топлива, т. е. топлива с теплотой сгорания 29 308 кДж/кг.

Например, если израсходована 1 т дизельного топлива с теплотой сгорания 42 500 кДж/ 42 500 кг, то это будет соответствовать 42500/29308 = 1,45 т условного топлива

Фракционный состав

Он характеризует долю углеводородов в процентах (по объему), выкипающих до той или иной температуры, а также однородность топлива. На специальной лабораторной установке устанавливают, при какой температуре испаряется 50 и 96% топлива. Иногда определяют температуру, при которой испаряется 10% топлива, а для тяжелых топлив находят обратную величину.

Чем уже фракционный состав топлива, тем лучше оно сгорает в двигателе.

Например, если 50% топлива одной марки испаряется при 250 °С, 96% — при 340 °С, т. е. разность 90 °С, а у топлива другой марки — разность 60 °С (при 280 °С и 340 °С), то последнее топливо более качественно. Наличие в топливе легких фракций, снижающих температуру испарения до 200 °С и ниже, облегчает пуск двигателя, но приводит к более жесткой его работе (см. § 6). Тяжелые углеводороды, выкипающие при температуре выше 623 К, ухудшают смесеобразование, способствуют дымной работе двигателя и отложению нагара. В малооборотных двигателях топливо с тяжелыми фракциями сгорает достаточно качественно.

Вязкость

Качество распыливания топлива сильно зависит от вязкости топлива, т е. свойства жидкости оказывать сопротивление перемещению ее частиц под действием внешней силы.

Различают кинематическую вязкость, выражаемую в м 2 /с, и динамическую — в Па*с. Единица кинематической вязкости (м 2 /с) равна кинематической вязкости среды плотностью 1 кг/м 3 , динамическая вязкость которой равна 1 Па*с.

В зарубежных документах и инструкциях, с которыми приходится сталкиваться при заходе в иностранные порты и при обслуживании техники, построенной в других странах, встречается вязкость, заданная по времени истечения в различных условиях: по Редвуду (R1, с) и по Сейболту (SU, с).

При повышении температуры жидкости вязкость ее уменьшается. Поэтому значение вязкости всегда указывают со ссылкой на температуру, при которой она определена.

Топливо хорошо прокачивается через систему и свободно распыливается при вязкости до 8*10 -6 м 2 /с при 20 °С. Если вязкость выше, то применять топливо без подогрева трудно. Вязкость топлива меньше 1,5*10 -6 м 2 /с при 20 °С тоже нежелательна. Дело в том, что топливо является смазочной жидкостью для топливных насосов и форсунок, и если вязкость его будет мала, то работа топливной аппаратуры станет ненадежной.

Температурные характеристики. Применимость топлива при низких температурах окружающей среды зависит от температур его застывания и помутнения.

Температурой застывания называют такую температуру, при которой уровень топлива в пробирке при ее наклоне на 45° остается неподвижным в течение 1 мин, т. е. прекращается текучесть топлива. При температуре помутнения в топливе появляются кристаллы парафина или других углеводородов, способные забить топливную систему (прежде всего фильтры) и нарушить подачу топлива в цилиндры.

При температуре вспышки пары топлива, подогреваемого в специальном приборе, вспыхивают при поднесении открытого огня к отверстию, имеющемуся в крышке прибора. Эта температура определяет степень пожарной опасности топлива. Согласно Правилам Речного Регистра РСФСР температура вспышки топлива, применяющегося для судовых двигателей, должна быть не ниже 333 К. Регистр России, правилам которого должны соответствовать суда, выходящие в море, допускает в отдельных случаях применять топливо с температурой вспышки не ниже 316 К, но оговаривает для этих случаев повышенные требования к обеспечению пожарной безопасности.

С точки зрения использования топлива в дизеле важной характеристикой является температура самовоспламенения, при которой частицы топлива, находящегося в контакте с воздухом, воспламеняются без какого-либо особого источника зажигания. Отсюда температура воздуха в цилиндре к концу сжатия должна быть выше температуры самовоспламенения топлива в самых неблагоприятных условиях, например при пуске холодного дизеля.

Прямой связи между температурой самовоспламенения и температурой вспышки нет. Однако тяжелые углеводороды имеют более низкую температуру самовоспламенения, чем легкие того же ряда. Поэтому обычно у топлив с низкой температурой вспышки более высокая температура самовоспламенения.

Прочие свойства топлива

При изготовлении топлива определяют долю серы и некоторых ее соединений Государственными стандартами предусматривают его испытание на медной пластинке: в топливо на определенное время помещают пластинку из электролитической меди, после чего смотрят, изменился ли цвет ее поверхности. Если медь не покрылась специфичными пятнами, то активных сернистых соединений или свободной серы в топливе нет, значит, оно выдержало испытание Согласно стандартам, все марки дизельного топлива это испытание должны выдерживать. Для тяжелых топлив (газотурбинного, моторного) испытание на медной пластинке не предусматривают.

В качественные показатели топлива входят его коксуемость и зольность Коксом называют остаток, образованный после испарения топлива при высокой температуре и без воздуха. Чтобы повысить точность лабораторного опыта, у дизельных топлив определяют коксуемость 10%-ного остатка пробы после испарения остальных 90%.

Зола — это неорганическая составляющая топлива. Для определения зольности топливо выпаривают, а образовавшийся остаток прокаливают, получая золу.

Кокс и зола, откладываясь на стенках и кольцах, увеличивают изнашивание цилиндра, способствуют пригоранию поршневых колец, закоксовыванию форсунок. Доля кокса у тяжелых топлив доходит до 10%, зольность — до 0,15%. У дизельного топлива коксуемость и зольность значительно ниже.

Как известно, в топливе могут быть водорастворимые кислоты и щелочи. Кроме того, в нем присутствуют органические кислоты, содержание которых характеризует показатель, называемый кислотностью, т е количество миллиграммов едкого кали (КОН), необходимое для нейтрализации кислот, содержащихся в 100 см 3 топлива. Во избежание коррозии деталей топливной апаратуры кислотность топлива не должна превышать 5 мг КОН на 100 мл.

Согласно стандартам на топливо требуется определять его коэффициент фильтруемости. В соответствующем приборе измеряют время, необходимое для прохождения каждой из десяти порций по 2 см 3 топлива через фильтровальную бумагу Коэффициентом фильтруемости называют отношение времени фильтрации десятой порции ко времени первой. Если коэффициент фильтруемости будет 5 и более при прохождении не десятой, а одной из предыдущих порций, то на этом испытание прекращают.

При длительном хранении в топливе окисляются углеводороды, в результате чего увеличивается в нем доля смол Интенсивность смолообразования зависит от ряда внешних факторов: температуры, поверхности соприкосновения топлива с воздухом, а также от содержания в топливе непредельных углеводородов, склонных к окислению Их количество характеризует йодное число, т е количество йода в граммах, присоединяющегося к непредельным углеводородам, содержащимся в 100 г топлива. Йодное число стандарты нормируют не для всех топлив.

Также не для всех топлив нормирована его плотность, однако определять ее следует обязательно: нужна для расчетов. Плотность нефтепродуктов (г/см 3 ) определяют при их температуре 293 К, делят на плотность воды при 277 К, принятую за единицу, и обозначают p. Плотность дизельного топлива составляет 0,8—0,86 г/см 3 , у моторного, предназначенного для малооборотных дизелей, она достигает 0,97 г/см 3 .

Для улучшения естественных свойств в топливо вводят присадки. В последние годы разрабатывают присадки, снижающие изнашивание и нагарообразование, предотвращающие коррозию, способствующие лучшему распыливанию топлива.

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.



Назначение дизельных топлив

Дизельное топливо после бензина относится к самым массовым продуктам, применяемым на автомобильном транспорте.

Автомобильное дизельное топливо получают путем прямой перегонки или каталитического крекинга керосино-соляровых фракций нефти; оно состоит в основном из керосиновых, газойлевых, а иногда и лигроиновых фракций. По групповому составу дизельное топливо преимущественно содержит парафиновые и нафтеновые углеводороды и лишь незначительное количество ароматических углеводородов,

Дизельные двигатели по сравнению с карбюраторными обладают лучшей топливной экономичностью, удельный расход топлива у них примерно на 30% ниже, чем у карбюраторных двигателей.

Дизельное топливо производится из отбензиненной нефти, благодаря чему увеличивается выход из нефти жидких топлив, и обладает по сравнению с бензином лучшей физической и химической стабильностью, вследствие чего в равных условиях потери дизельного топлива при транспортировании, хранении и применении будут меньше, чем бензина.

Технико-экономические требования к дизельным топливам носят тот же характер, что и к бензинам.

Кроме того, к дизельному топливу предъявляются специфические требования, вытекающие из особенностей рабочего процесса дизельного двигателя.

Дизельное топливо должно:

бесперебойно поступать в цилиндры двигателя при любых практически встречающихся температурах и обеспечивать легкий пуск двигателя;

обеспечивать хорошее распыливание и смесеобразование в цилиндрах двигателя;

легко воспламеняться и плавко сгорать, обеспечивая мягкую и бездымную работу двигателя;

образовывать минимальное количество нагара, отложений и не вызывать коррозии и коррозионных износов деталей, соприкасающихся с дизельным топливом и продуктами его сгорания.

Основные потребители дизельного топлива — железнодорожный транспорт , грузовой автотранспорт , водный транспорт , военная техника и сельскохозяйственная техника, а также в последнее время и легковой дизельный автотранспорт. Кроме дизельных и газодизельных двигателей, остаточное дизельное топливо (соляровое масло) зачастую используется в качестве котельного топлива , для пропитывания кож, в смазочно-охлаждающих средствах при механической и закалочных жидкостях при термической обработке металлов..

Основные характеристики топлива


Различают дистиллятное маловязкое — для быстроходных, и высоковязкое, остаточное, для тихоходных (тракторных, судовых, стационарных и др.) двигателей. Дистиллятное состоит из гидроочищенных керосино-газойлевых фракций прямой перегонки и до 1/5 из газойлей каткрекинга и коксования . Вязкое топливо для тихоходных двигателей является смесью мазутов с керосиново-газойлевыми фракциями. Теплота сгорания дизельного топлива в среднем составляет 42624 кДж/кг (10180 ккал/кг).

Вязкость и содержание воды

Воспламеняемость


Основной показатель дизельного топлива — это цетановое число (Л-45). Цетановое число характеризует способность топлива к воспламенению в камере сгорания и равно объёмному содержанию цетана в смеси с α-метилнафталином, которое в стандартных условиях ASTM D613 имеет одинаковую воспламеняемость по сравнению с исследованным топливом. Температура вспышки , определённая по ASTM D93, для дизельного топлива должна быть не выше 70 °C. Температура перегонки , определённая по ASTM D86, для дизельного топлива не должна быть ниже 200 и выше 350 °C.

Содержание серы

В последнее время в рамках борьбы за экологию жёстко нормировано содержание серы в дизельном топливе. Под серой здесь понимается содержание сернистых соединений — меркаптанов (R-SH), сульфидов (R-S-R), дисульфидов (R-S-S-R), тиофенов, тиофанов и др., а не элементарная сера как таковая; R — углеводородный радикал. Содержание серы в нефти находится в пределах от 0,15 % (легкие нефти Сибири), 1,5 % (нефть Urals) до 5—7 % (тяжёлые битуминозные нефти); допустимое содержание в некоторых остаточных топливах — до 3 %, судовом топливе — до 1 %, а по последним нормативам Европы и штата Калифорния допустимое содержание серы в дизельном топливе не более 0,001 % (10 ppm). Понижение содержания серы в ДТ, как правило, приводит к уменьшению его смазывающих свойств, поэтому для ДТ с ультранизким содержанием серы обязательным условием является наличие присадок.

Порядковый номер согласно принятой ООН системы: 1202, класс — 3.

Летнее дизельное топливо: Плотность: не более 860 кг/м³. Температура вспышки: 62 °C. Температура застывания: −5 °C. Получается смешением прямогонных, гидроочищенных и вторичного происхождения углеводородных фракций с температурой выкипания 180—360 градусов Цельсия. Рост температуры конца выкипания приводит к усиленному закоксовыванию форсунок и дымности.

Зимнее дизельное топливо: Плотность: не более 840 кг/м³. Температура вспышки: 40 °C. Температура застывания: −35 °C. Получается смешением прямогонных, гидроочищенных и вторичного происхождения углеводородных фракций с температурой выкипания 180—340 °C. Так же зимнее дизельное топливо получается из летнего дизельного топлива добавлением депрессорной присадки, которая снижает температуру застывания топлива, однако слабо меняет температуру предельной фильтруемости. Кустарным способом в летнее дизельное топливо добавляют до 20 % керосина ТС-1 или КО, при этом эксплуатационные свойства практически не меняются.

Арктическое дизельное топливо: Плотность: не более 830 кг/м³. Температура вспышки: 35 °C. Температура застывания: −50 °C. Получается смешением прямогонных, гидроочищенных и вторичного происхождения углеводородных фракций с температурой выкипания 180—330 градусов Цельсия. Пределы кипения арктического топлива примерно соответствуют пределам выкипания керосиновых фракций, поэтому данное топливо — по сути утяжеленный керосин . Однако чистый керосин имеет низкое цетановое число 35-40 и недостаточные смазывающие свойства (сильный износ ТНВД ). Для устранения данных проблем в арктическое топливо добавляют цетаноповышающие присадки и минеральное моторное масло для улучшения смазывающих свойств. Более дорогой способ получения арктического дизельного топлива — депарафинизация летнего дизельного топлива.

Альтернативы классическому дизельному топливу

Биодизель

Биодизель — смесь метиловых эфиров жирных кислот, сходная по физическим и химическим свойствам с дизельной фракцией из нефти. Биодизель имеет цетановое число не менее 51 (по сравнению с обычным дизельным топливом 42—45), температуру вспышки более 150 °C, имеет хорошие смазочные характеристики. Главный недостаток — ограниченный срок хранения после изготовления — не более 3 месяцев вследствие бактериального разложения. В то же время данное свойство является одним из главных преимуществ — в случае утечек биодизельного топлива оно подвергается полному биологическому распаду без ущерба окружающей среде.

Получается реакцией переэтерификиции жирных кислот, содержащихся в растительных маслах (рапсовое, соевое, пальмовое) и метилового спирта в соотношении 10:1, в присутствии в качестве катализатора метилата натрия. Реакция происходит в процессе смешения масла и спирта в емкости с мешалкой при нормальной температуре 20-25 °C. Побочным продуктом является глицерин, отделяемый далее в отмывочной колонне водой.

Эмульгированное дизельное топливо

Добавление воды в дизельное топливо катастрофично. Для форсунок с высоким давлением (как у CDI) вода и сера является агрессивным элементом. При высоком давлении и воде в составе топлива образуется серная кислота, которая губит прецизионные каналы. Кроме того, сера при попадании картерных газов в масло сокращает срок его службы. Поэтому в инструкциях импортных автомобилей производители пишут, что срок замены масла в странах бывшего СССР (где ещё продается соляр с серой в 0,2 %) сокращается вдвое. Кроме того, кислоты сокращают срок службы катализаторов и сажевых фильтров.

Двигатели работают на жидком топливе, получаемом путем перегонки нефти на нефтеперерабатывающих заводах. Для работы дизелей используют дизельное топливо.

Дизельное топливо. При эксплуатации дизелей применяют ди­зельное топливо следующих марок (ГОСТ 305—82): Л (летнее)' при температуре окружающего воздуха 0 °С и выше; 3 (зимнее) [1] — до -20 °С (температура застывания топлива не выше -35 °С) и более морозостойкое топливо — до -30 "С и ниже (температура застыва­ния топлива не выше -45 °С). К главным показателям его качест­ва относят чистоту, высокую теплоту сгорания, малую вязкость, низкую температуру самовоспламенения, высокое цетановое чис­ло (не ниже 45). Чем больше цетановое число, тем меньше пери­од задержки самовоспламенения после момента начала впрыски­вания его в цилиндр и тем мягче работает двигатель.

Заправлять трактор нужно чистым топливом. Предварительно топливо отстаивают в цистерне не менее 2 сут.

Необходимо следить, чтобы в топливный бак не попадала вода, так как это может привести к выходу из строя топливной аппаратуры.

Перед заправкой тщательно очищают горловину бака и крыш­ку от пыли, прочищают отверстия в крышке и промывают сетчатый фильтр горловины.

Смесеобразование. В дизелях приготовление горючей смеси топ­лива с воздухом происходит внутри цилиндров за очень короткий промежуток времени. Для получения горючей смеси, способной быстро и полностью сгорать, необходимо, чтобы топливо было распылено на возможно более мелкие частицы и чтобы каждая из них имела вокруг себя достаточное количество воздуха для полного сгорания. Для этого топливо в цилиндр впрыскивается форсункой под давлением, в несколько раз превышающем давление воз­духа при такте сжатия в камере сгорания.

Применяют топливо марок Л-0,2-40 и Л-0,5-40, где 0,2 и 0,5 — содержание серы, %; 40 — температура вспышки, "С.

В тракторных двигателях (дизелях) применяют неразделенные камеры сгорания, которые представляют собой единый объем, ог­раниченный днищем поршня 3 (рис. 1) и поверхностями голо­вки и стенок цилиндров. Для лучшего перемешивания топлива с


воздухом форму неразделенной камеры сгорания приспосаблива­ют к форме топливных факелов. За счет углубления в днище пор­шня создается вихревое движение воздуха.

Мелкораспыленное топливо впрыскивается из форсунки 2 че­рез несколько отверстий, направленных в определенные места уг­лубления 1. Горючая смесь испаряется и воспламеняется за счет высокой температуры (в конце такта сжатия температура воздуха составляет около 600°С, давление — 3,5. 5,5 МПа).

во впускную часть топливного на­соса низкого давления.

Система питания дизеля включает в себя такие агрегаты, как топливный насос и форсунки, имеющие трущиеся пары с весьма малым зазором — в десятки раз меньше толщины человеческого волоса. Под воздействием попавших в систему механических при­месей изготовленные с такой высокой точностью прецизионные детали и форсунки топливного насоса быстро изнашиваются или выходят из строя.

.2. Воздушные фильтры. Трубокомпрессор. Впускной и выпускной коллекторы.

Выхлопная труба.

Воздухоочиститель. Тракторы, как правило, работают в услови­ях высокой запыленности воздуха. Например, в сухую погоду при работе с почвообрабатывающими машинами запыленность дости­гает 2,5 г/м 3 . В составе дорожной пыли до 95 % кварца. Данный измельченный природный материал имеет твердость более высо­кую, чем твердость металлов, из которых изготовлены детали ди­зеля. За 1 ч работы тракторный двигатель средней мощности за­сасывает около 200 м 3 воздуха. Если его не очищать, то за одну рабочую смену в цилиндры двигателя может попасть несколько килограммов пыли, вызывающей ускоренное изнашивание метал­ла цилиндров, поршней и других трущихся деталей. Поэтому в случае нарушения герметизации соединений воздухоподводящих деталей при подсосе неочищенного воздуха срок службы двигате­ля сокращается в десятки раз.

На тракторах в основном применяют комбинированные возду­хоочистители (рис. .3), в которых используется сочетание инер­ционного и фильтрующего способов очистки воздуха. Различают трех- и двухступенчатые комбинированные воздухоочистители.

Трехступенчатый воздухоочиститель наиболее часто при­меняют на тракторных двигателях. Первая ступень очистки возду­ха в нем обеспечивается инерционным очистителем, вторая сту­пень контактная с масляной ванной, а третья — контактная с филь­трующими элементами.

Воздухоочиститель вместе с патрубком выхода очищенного воз­духа устанавливают на головке цилиндров с помощью кронштейна и хомутов. Трехступенчатый воздухоочиститель состоит из корпу­са 3 (рис. 3, я), головки 11 и приваренной к ней заборной тру­бы 9. Сверху на трубе хомутом закреплен воздухозаборный колпак 6 с центробежным пылеотделителем. В корпусе воздухоочистителя находятся три фильтрующих элемента 2 из капроновой путанки. Снизу к корпусу стяжными болтами прикреплен поддон 1 с мас­ляной ванной.

Воздухоочиститель работает следующим образом. При такте впуска воздух под действием разрежения через отверстия сетки 8 засасывается внутрь инерционного очистителя и под воздействи­ем наклонных лопастей завихрителя 5 приобретает вращательное движение. При этом крупные частицы пыли, попавшие в очисти­тель с воздухом, под действием центробежной силы отбрасывают­ся к стенкам и через два окна 7 в колпаке 6 выводятся наружу. На долю инерционного очистителя приходится 2/3 объема удаленной пыли из воздуха. Очищенный от крупных частиц пыли поток воз­духа с большой скоростью движется вниз по заборной трубе, со­прикасаясь с поверхностью масла в поддоне, забрасывает масло на сетки фильтрующих элементов и резко меняет направление и ско­рость. При этом происходит дополнительная очистка воздуха, так как мелкие частицы пыли остаются в масле, а воздух через филь­трующие элементы поступает через воздухоотводящий патрубок 4 к цилиндрам двигателя. Фильтрующие элементы 2, смоченные мас­лом, улавливают мельчайшие механические примеси воздуха. ;


Двухступенчатый воздухоочиститель (рис.3, б) обеспе­чивает сухую очистку бумажными фильтрующими элементами. На первой, предварительной, ступени очистки в центробежном пы-За определенный период (от момента впрыскивания до начала горения горючей смеси) коленчатый вал успевает повернуться на некоторый угол. Для достижения улучшенных мощностных и эко­номических показателей дизеля необходимо, чтобы топливо пол­ностью сгорало, а для этого оно должно быть впрыснуто в цилиндр до прихода поршня в ВМТ.

Схема работы системы питания. Во время работы двигателя топ­ливо из бака поступает по топливопроводу в фильтр 12 (рис. 2) грубой очистки, где отделяются крупные механические примеси. Далее насосом низкого давления топливо нагнетается через фильтр 9 тонкой очистки в насос 4 высокого давления. Послед­ний подает топливо через топливопровод 17 под большим давле­нием к форсункам 16, которые впрыскиваю^ его в распыленном состоянии в камеру сгорания. В топливный насос высокого дав­ления топливо подается с избытком. Излишки топлива отводятся из насоса по топливопроводу 2

Рис. 3. Комбинированные воздухоочистители:

а — трехступенчатый; б — двухступенчатый; в — индикатор засоренности; 1 — под-
дон; 2 — фильтрующие элементы; 3 — корпус; 4 — воздухоотводящий патрубок;
5 — завихритель; 6 — воздухозаборный колпак с центробежным пылеотделителем;
7 — окно для удаления пыли; 8 — сетка; 9 — заборная труба; 10 — опорная обой-
ма; // — головка; 12 — чашка; 13 — шпилька; 14, 16 — входные патрубки инер-
ционного и основного очистителей; 15 — стяжной хомут; 17 — гайки-барашки;
18 — крышка корпуса; 19, 20 — основной и дополнительный фильтры-патроны с
фильтрующими элементами; 21 — штуцер трубки индикатора засоренности; 22 —
патрубок; 23 — колпачок; 24— смотровое окно; 25— корпус индикатора; ,

— воздух до и после воздухоочистителя

В течение такта впуска воздух проходит через инерционный очиститель, где очищается от крупных частиц пыли. Далее воздух через входной патрубок 14 поступает в кольцевое пространство между корпусом 3 воздухоочистителя и основным фильтром-пат­роном. Проходя последовательно через основной и дополнитель­ный

фильтры-патроны воздух очищается от мелких частиц пыли, и через патрубок 4 поступает в цилиндры.

Контроль степени засоренности фильтрующих элементов и определение необходимости проведения ТО этих воздухоочистителей ведутся по данным наблюдения за индикатором засоренности (см. рис.3, в). Индикатор установлен либо на впускном трубопроводе, либо в кабине трактора. Индикатор засоренности представляет собой прозрачный корпус, под которым виден ярко-красный поршень. Полость корпуса соединена через штуцер 21 (см. рис. 3, б) с пат­рубком 22 (см. рис. 3, в) отсоса пыли. Индикатор срабатывает при загрязнении фильтрующих элементов воздухоочистителя. По мере их засоренности увеличивается разрежение во впускном трубопроводе дизеля и поршень индикатора, преодолевая сопротивление пружи­ны, перемещается в прозрачном корпусе и в смотровом окне 24 появляется часть поршня, окрашенная в красный цвет.

Турбокомпрессор. Для повышения мощности двигателя необхо­димо, чтобы в цилиндры подавались большие количества воздуха (достигается предварительным сжатием воздуха в компрессоре) и топлива (которое при этом полностью сгорает, выделяя больше энергии, чем при неполном сгорании).

Для нагнетания воздуха под давлением в цилиндры дизеля ис­пользуют турбокомпрессор, который состоит из среднего корпу­са 1 (рис. 4), центробежного компрессора, газовой турбины, ко­леса которых жестко закреплены на общем валу 4.

Отработавшие газы по выпускному коллектору попадают в каме­ру газовой турбины и направляются на лопатки рабочего колеса 9 турбины, заставляя его вращаться вместе с валом 4. Далее отрабо­тавшие газы выбрасываются в атмосферу через выпускную трубу.

Закрепленное на валу колесо 5 компрессора, вращаясь, засасы­вает воздух из атмосферы через воздухоочиститель и под избыточ­ным давлением 0,05. 0,06 МПа нагнетает его по впускному тру­бопроводу в цилиндры двигателя.


. Номи­нальное (нормальное) давление масла после фильтра турбокомп­рессора 0,2. 0,4. МПа

Рис. 4. Турбокомпрессор дизеля СМД-62: / — средний корпус; 2 — втулка; 3 — корпус компрессора; 4 — вал; 5 — колесо компрессора; 6 — канал подвода масла; 7 — корпус турбины; 8 — вставка турби­ны; 9 — рабочее колесо газовой

3.Основные сведения о системе питания дизельных двигателей: назначение, устройство и принцип работы. Система подачи топлива. Топливный бак.

3.Топливный бак. Используемое топливо содержится в баке, ко­торый состоит из двух штампованных стальных листов, соединен­ных сваркой. Внутри бака вварены две перегородки для придания ему необходимой жесткости. С помощью перегородок при движе­нии трактора гасятся колебания, возникающие в большой массе топлива, и предотвращаются сильные удары топлива о стенки. В нижней части перегородок сделаны вырезы для перемещения массы топлива в баке. В верхней части бака находится наливная горловина, в которую вставлен сетчатый фильтр, состоящий из стального каркаса, покрытого латунной сеткой.


Количество топлива в баке определяют мерной линейкой или специальной топливомерной трубкой. Чтобы вместе с воздухом в бак не проникала пыль, крышку заполняют фильтрующей на­бивкой из тонкой стальной проволоки. Для надежного уплотне­ния по линии соединения крышки с баком служит пробковая рокладка.

В нижнюю часть тракторного бака вварены угольник сливного крана и втулка расходного крана, выступающая над днищем (что­бы осаждающиеся в баке примеси не попадали в нее). Через рас­ходный кран топливо поступает в систему питания двигателя. Че­рез этот кран удаляют отстой топлива.

3.Топливные фильтры, топливоподкачивающие помпы. Топливные помпы высокого давления и их приводы.

4.Топливные фильтры. На двигателях обычно устанавливают два последовательно работающих топливных фильтра грубой и тонкой очистки.

Фильтр грубой очистки типа ФГ очищает топливо от крупных механических примесей. Его называют также фильтром-отстойни­ком, он представляет собой фильтрующий элемент, состоящий из отражателя 1 (рис. 5) и латунной сетки 8 с ячейками размером 0,2 мм. Фильтрующий элемент смонтирован на резьбовой втулке, которая ввернута в корпус 3 и прижимает к нему распределитель 5, имеющий ряд равномерно расположенных по окружности отвер­стий для разделения потока топлива.

Фильтрующий элемент находится внутри стакана 7, который закреплен на корпусе с помощью нажимного кольца 6 и болтов. Стык между стаканом и корпусом уплотнен паронитОвой проклад­кой. В нижней части стакана установлен успокоитель 9 движения топлива. В резьбовую втулку стакана ввернута пробка 10 сливно­го отверстия.


Во время работы двигателя топливо подводится в фильтр через трубку 2, кольцевую полость Ди отверстия распределителя 5.

Рис. 5. Фильтр грубой очистки топлива:

1 — отражатель; 2,4 — трубки; 3 — кор­пус; 5 — распределитель потока топли­ва; 6 — нажимное кольцо; 7 — стакан; 8 — латунная сетка (фильтрующий эле­мент); 9 — успокоитель движения топли­ва; 10 — пробка сливного отверстия; А и Б — вход и выход топлива; В и Г— нако­пительные рабочие полости; Д — кольцевая полость

Далее топливо стекает вниз на отражатель 1 и через кольцевую щель между отражателем и стен­кой стакана поступает с увели­ченной скоростью в полость Г. Часть топлива по инерции по­падает под успокоителе, где оседают крупные механические при­меси и скапливается вода, находящаяся в топливе. В полости Г топливо меняет направление и поступает через сетку 8 в трубку 4. Через центральное отверстие успокоителя оно также поднимает­ся вверх к сетке фильтрующего элемента. Пройдя через сетчатый элемент, топливо очищается от мелких механических примесей и поступает через центральное отверстие корпуса к отводящей труб­ке 4. Успокоитель предохраняет перемешивание топлива, находя­щегося в полости Г с отстоем, даже при тряске.

Фильтр тонкой очистки очищает топливо от мельчайших меха­нических частиц (размером 0,001. 0,005 мм). На дизелях разных моделей устанавливают от одного до трех фильтрующих элемен­тов, через которые топливо пропускается последовательно или па­раллельно.

На рис. 8.6, а представлен фильтр дизеля Д-243, в котором филь­трующий элемент 2 включает в себя две секции: наружную и внут­реннюю. Внутренняя секция считается как бы предохранительной: при разрыве шторы наружной секции механические примеси будут задерживаться во внутренней секции. Каждая секция фильтрующе­го элемента — цилиндрический картонный каркас, заключенный в жестяные крышки. Каркас имеет отверстия для прохода топлива. Внутри него размещены фильтрующие шторы, изготовленные из специальной бумаги и свернутые в многогранную винтовую гар­мошку. Для штор наружной секции применяют бумагу с порами больших размеров, чем для внутренней.

Поток топлива под давлением подкачивающего насоса посту­пает через отверстие А в корпус фильтра и проходит последова­тельно через отверстия каркасов и поры фильтрующих штор на­ружной и внутренней секций внутрь фильтрующего элемента, очи­щаясь от мельчайших примесей. Далее через отверстие Б топливо направляется по топливопроводу низкого давления в насос высо­кого давления.

В нижней части корпуса 1 фильтра предусмотрено закрытое пробкой 7 отверстие для слива из фильтра загрязнений топлива и попавшей с топливом воды. На крышке фильтра имеется проду­вочный вентиль 5, который служит для выпуска воздуха, попав­шего в топливную систему двигателя. Чтобы вентиль сработал, от­ворачивают его рукоятку и начинают нагнетать топливо в фильтр с помощью подкачивающей помпы. Шариковый клапан 6под дав­лением потока топлива отходит от гнезда, и через открывшееся отверстие топливо выходит наружу по трубке из корпуса фильтра тонкой очистки. При наличии в топливной системе воздуха из сливной трубки вначале будут выделяться воздушные пузырьки. Когда топливо из трубки потечет ровной струей (без пузырьков), рукоятку необходимо завернуть, шарик при этом перекроет слив­ное отверстие. Односекционный фильтр (рис..6, б) по устройству и схеме ра­боты подобен двухсекционному, но содержит один фильтрующий элемент.

На рис. 6, в приведен фильтр дизеля А-41 с двумя отдельны­ми секциями. Секция, расположенная в правом корпусе фильтра, служит первой ступенью очистки топлива, а в левом — второй ступенью.

Фильтрующие элементы 12 и 13 взаимозаменяемы. Каждый из них прикреплен стяжной шпилькой 17 к общей чугунной крышке 4, уплотнен прокладками и прижат к крышке пружиной 16. На крыш­ке фильтра смонтирован продувочный вентиль 5, а в нижней части корпуса размещен запорный шарик 75 с пробкой 14 для слива.

При работе дизеля топливо под давлением от подкачивающей помпы поступает в штуцер 8. Вначале оно направляется в правую секцию (рис. 8.6, г). Пройдя через отверстие каркаса, топливо про­сачивается через поры фильтрующих штор внутрь фильтрующего элемента и попадает через канал Г в левую секцию. После про­хождения второй ступени очистки топливо поступает через канал В в штуцер 9 отвода топлива к насосу высокого давления.

Рис. 8.6. Фильтры тонкой очистки топлива:

Рис.6. Фильтры тонкой очистки

а, в — двухсекционные; б — односекционный; г — схема работы двухсекционного фильтра; 1 — корпус; 2 — фильтрующий элемент; 3 — трубка для выпуска воздуха; 4 — крышка; 5 — продувочный вентиль; 6 — шариковый клапан; 7, 14 — пробки для слива; Я— штуцер подвода топлива из подкачивающей помпы; 9 — штуцер от­вода топлива к насосу высокого давления; 10 — гайка шпильки; 11 — двухходовой кран; 12, 13 — фильтрующие элементы первой и второй секций; 15 — запорный шарик; 16 — пружина; 17 — стяжная шпилька; А — отверстие для входа топлива в фильтр; Б — отверстие для выхода очищенного топлива из фильтра; В и Г — ка­налы для отвода топлива из второй и первой ступеней очистки; -=4 — потоки неочищенного и очищенного топлива.

Левую секцию фильтра используют в качестве контрольной. По степени засоренности сливаемого из нее топлива судят о работе фильтра грубой очистки топлива и фильтрующего элемента пра­вой секции.

В случае загрязнения правый элемент тонкой очистки можно промыть, не снимая фильтр. Для этого в крышке фильтра вмон­тирован двухходовой кран 11, который может быть установлен в два положения: рабочее и на промывку. При необходимости промывки (максимальные холостые обороты) направление потока топлива в правой секции меняется на обратное. С этой целью отвер­тывают на два оборота пробку для слива из правой секции и удаляют загрязненное топливо с неосевшими механическими части­цами. Выемкой крана 11 топливо направляется в левую секцию, по каналу Г оно попадает внутрь фильтрующего элемента правой секции. В это время дизель работает на топливе, которое подается из левой (непромываемой) секции.

Читайте также: